地下滴灌对番茄根际微区氮循环微生物量及土壤N2O排放的调控机制

摘要

为探明地下滴灌对番茄根际微区氮循环微生物及土壤N2 O排放的影响,采用静态暗箱原位采集法,研究了不同滴灌管埋深(0、10、20、30 cm,依次记为CK、S10、S20、S30处理)对番茄根区土壤水分、养分、根系形态、微生物及N2O排放的影响.结果表明:S10处理可提高10～20 cm土壤含水率,其土壤NO3--N含量、DOC(溶解性有机碳)含量、根系分叉数、开花坐果期反硝化菌数量、果实成熟期亚硝化菌和反硝化菌数量分别为CK处理的2.02、1.49、1.85、3.81、2.11和3.75倍(P<0.05),且0～20 cm土壤孔隙度较CK处理增加了10.72％(P<0.05),N2 O排放量为CK处理的1.99倍(P<0.05).S20处理显著提高了20～30 cm土壤含水率,其土壤NO3--N含量、DOC含量、根系分叉数、开花坐果期反硝化菌数量、果实成熟期亚硝化菌和反硝化菌数量分别为CK处理的2.66、1.38、2.77、6.0、5.56和12.50倍(P<0.05),且0～20 cm土壤孔隙度较CK处理增加了22.32％(P<0.05),N2 O排放量为CK处理的2.24倍.S30处理形成0～20 cm土壤"干层"和20～40 cm土壤"湿层",土壤NO3--N含量、根系分叉数、开花坐果期亚硝化细菌和反硝化细菌数量分别为CK处理的1.66、2.22、2.00和1.80倍(P<0.05),但DOC含量、0～20 cm土壤孔隙度、反硝化细菌数量等显著低于S20处理(P<0.05),N2 O排放量与CK处理无显著差异(P<0.05).地下滴灌方式下土壤N2 O排放主要为反硝化作用,不同滴灌管埋深形成的土壤水分分布会影响根系分叉数和0～20 cm土壤孔隙度,调节NO3--N和DOC含量、亚硝化细菌和反硝化细菌生物量,影响"根系-土壤-微生物"的交互作用和N2 O排放量.S10、S20处理下根区环境利于增强"根系-土壤-微生物"的交互作用、促进反硝化作用和N2 O排放,S30处理相对会减弱"根系-土壤-微生物"的交互作用、抑制N2 O排放.研究显示,地下滴灌管埋深(土壤供水位置)通过调节根际微区土壤环境,改变氮循环微生物组成,进而影响"根系-土壤-微生物"的交互作用效应和土壤N2 O排放量.